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    全球领先的气凝胶技术实力

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    全球领先的气凝胶技术实力
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    行业新闻

    气凝胶复合材料的分析

    日期:2018/6/14 17:20:08

    一、气凝胶材料概述

    (一)气凝胶简介

    气凝胶,又称为干凝胶,是化学溶液经反应,先形成溶胶,再凝胶化获得的凝胶,除去凝胶中的溶剂,获得的一种空间网状结构中充满气体,外表呈固体状密度极低的(接近空气密度)多孔材料。

    气凝胶是目前已知最轻的固体材料,也是迄今为止保温性能最好的材料,在众多领域有着广泛而巨大的应用价值,被称为“改变世界的神奇材料”。

    (二)气凝胶分类

    气凝胶因成分不同,主要有二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、氧化锆气凝胶和碳气凝胶等。当前,二氧化硅气凝胶的绝热性能最为引人注目,技术也最为成熟,国内外气凝胶的产业化发展大多围绕二氧化硅气凝胶绝热应用展开。

    (三)气凝胶材料特性及应用

    气凝胶在力学、声学、热学、光学等诸方面显示出独特性质,其中最为突出的是保温隔热性能,由于其具有的独特性能,气凝胶材料在航空航天、石油化工、电力冶金、船舶车辆、精密仪器、冰箱冷库、服装帐篷、建筑节能等领域的有广阔的应用前景,是传统隔热材料革命性替代产品。伴随着中国经济转型升级,节能降耗政策的持续大力推进,以及中国实施多年的纳米材料战略,气凝胶材料近年来受到了政府、学术界、企业界和投资界的广泛关注。

    二、气凝胶材料生产工艺

    (一)气凝胶制备工艺

    目前,二氧化硅气凝胶的制备通常包含溶胶-凝胶和干燥两个主要过程,通过溶胶-凝胶工艺获得所需纳米孔洞和相应凝胶骨架。


    根据工艺不同,气凝胶干燥主要分为超临界干燥工艺和常压干燥工艺两种,其他尚未实现批量生产技术还有真空冷冻干燥、亚临界干燥等。

    超临界干燥技术是最早实现批量制备气凝胶的技术,也是目前国内外气凝胶企业采用较多的技术,通过压力和温度控制,使溶剂在干燥过程中达到其本身的临界点。处于超临界状态的溶剂无明显表面张力,从而可以实现凝胶在干燥过程中保持完好骨架结构,在保持原有结构的前提下去除凝胶内的大量液体而制得气凝胶。

    常压干燥一种新型的气凝胶制备工艺,是当前研究最活跃,发展潜力最大的气凝胶批产技术。其原理是采用疏水基团对凝胶骨架进行改性,避免凝胶孔洞表面的硅羟基相互结合并提高弹性,同时采用低表面张力液体置换凝胶原来高比表面积的水或乙醇从而可以在常压下直接干燥获得性能优异的气凝胶材料。

    两种干燥技术各有利弊,超临界干燥技术相对成熟,而常压干燥技术更具拓展空间,常压干燥技术应该代表未来发展方向。

    (二)气凝胶复合材料制备工艺

    由于气凝胶很脆,基本上无法单独应用,市场上销售的气凝胶多为气凝胶与增强纤维的复合产品。复合的方式大体上分为两种,一种叫原位复合或一次复合,另一种叫两次复合。

     一次复合就在气凝胶制备过程的溶胶-凝胶阶段,硅溶胶直接浸润增强纤维,共同经历凝胶老化、改性、干燥,直到产品生产结束。这种方法获得的气凝胶复合材料,相对而言,气凝胶是连续相,纤维是分散相,所得气凝胶产品往往可以获得较低的导热系数,并且产品质量的一致性较好,也是目前国内外气凝胶企业的主流复合方式。

    二次复合,就是先制备出气凝胶粉末,然后在设法把气凝胶粉末与纤维复合在一起。这种方法获得产品气凝胶和纤维都不是连续相,气凝胶均匀分散难度较大,目前采用此法的气凝胶企业较少。

    三、总结

    气凝胶材料优越的保温隔热等性能,使得其具有较为广泛的应用价值,将会成为现有保温隔热材料领域重要的潜在替代品,属于国家大力提倡发展的新材料之一。目前我国在气凝胶领域与美国等技术巨头同属于第一梯队,为我国气凝胶产业化发展提供了良好的竞争环境,国内市场发展空间较大。

     气凝胶属于典型的技术密集型产业,由于技术壁垒高且生产设备投资巨大,目前国内气凝胶行业仍处于产业化发展初期,行业内企业和产能在逐渐扩大,下游应用仍在不断拓展中,行业龙头垄断还没有形成,处于较好的投资机遇期,可以审慎投资于掌握气凝胶核心生产技术、具有价值性应用领域企业。气凝胶复合材料的分析。

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    标签:气凝胶复合材料的分析
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